贺志博
贵州正合矿产咨询服务有限公司 550007
摘要：我国地大物博，自然资源十分丰富，尤其是煤炭资源，在我国众多自然资源中占据着极大比例，因此，煤矿产业对我国国民经济有着至关重要的作用。随着我国科学技术发展，煤矿行业在日常生产中逐渐引入各种机电设备，直至当前煤矿企业已全部实现了机械化生产。虽然生产质量和效率逐步提高，但是也出现了新问题，大量运用机电设备，不仅大大增加了资源消耗量，同时也增大了资源浪费。因此，在煤矿机电设备中应用变频技术就显得格外重要，不仅可以对机电设备的运行状态实现监控和改善，从而提高设备的安全性和可靠性，还可以节约能源，提高效率，有效控制煤矿企业生产成本。
关键字：煤矿；机电设备；变频技术；应用研究
引言：如今我国煤矿机电设备逐渐走向技术化、信息化，煤矿企业也依靠各种机械化设备进行日常生产，但是由于矿用设备功率较大，对能源消耗量过大，不利于企业提升自身经济效益，因此，煤矿企业应用变频技术就显得尤为必要，能大大降低能源消耗率，提高机电设备使用可靠性和安全性，控制企业生产成本，满足经济效益需求。
一、采煤机械设备
采煤机械设备在煤炭开采过程中具有重要作用，也是主要的执行载体。因此，对其进行有效控制，不仅可以增加煤炭开采效率和开采质量，还能有效降低能耗，节约煤矿成本。目前，大多数采煤机械设备在开采工作中容易受到作业环境、操作人员水平、设备生产质量等因素影响，造成其工况不稳定、运行寿命降低。而且一旦设备出现故障，由于其特殊的作业位置，其维修的难度比较大，也必将直接影响整个开采工作的顺利进行。因此，在采煤机械设备中应用变频技术，则可以对其输出功率进行动态调控，避免持续高负荷运转，同时根据开采区域地质情况，结合开采煤层厚度，适当加大或减小设备的输出功率，使其运行情况保持在稳定的状态，提升设备在良好工况的可靠性。
二、变频技术在通风机中的应用
煤矿开采工作与其它工作具有很大不同，井下空气流动不佳、质量低下，必须依靠通风机对矿井输送空气，才能满足煤矿开采需求。因此，风机是保障煤矿安全生产的重要设备。矿井通风容易时期和困难时期的风量风压有时差别很大，而一般风机额定通风能力是根据矿井达产时的最大需风量确定，因此在矿井投产初期，风机的富裕能力是比较大的，但是随着开采工作不断深入，后期传统通风机又会受到功率限制，导致通风量不足，影响矿井正常生产。利用变频技术对通风机进行改造可以大幅度提高其性能，通过改变电动机运行频率，轻松就能实现根据矿井深度及实际用风需求量来实时调节风量，这样采用改变风机转速调节风量不但节能效益显著，而且还有减少机械磨损延长风机使用寿命的效果。
三、矿井提升机中的应用
矿井提升机通常是在繁重、复杂的条件下工作的设备，因此对提升机拖动装置要求较高，要能满足频繁启停和调速，并能重载启动。目前，矿用提升机控制系统普遍采用绕线电机转子串电阻的方式进行调速，大量电能消耗在转差电阻上，造成严重的能源浪费；而且控制系统复杂，导致系统故障率高，接触器、电阻器、碳刷等容易损坏，维护工作量大；在负载发生变化时，很难实现恒速控制，调速不连续、速度控制性能较差；同时启动和换挡冲击电流大，造成很大的机械冲击，降低电机使用寿命，也易出现“掉道”现象。
利用变频技术，首先可以实现电机软启动，启动力矩大，带负载能力强；其次可以实现无极调速，加减速过程很平滑，电流冲击小，大大减轻机械冲击强度；再次可以让系统更加完善，除过压、欠压、过载、过热、短路等自身保护外，还有外围控制的连锁保护，如制动闸信号与正反转信号的连锁、变频器故障信号与系统安全回路的连锁等，大幅提高了矿井提升机的安全性和稳定性。同时，回馈单元的能量直接输给电网，且不受回馈能量大小的限制，适应范围广，节能效果明显。
四、皮带运输机中的应用
皮带运输机是矿井日常生产中使用频率最高的一种运输设备，具有高电压、大功率的特点，是运输系统中的“咽喉”。但由于诸多原因，使用过程中长时间都处于轻载甚至空载状态，耗电严重。目前广泛应用的液力耦合器虽然能相对解决部分皮带机的软启动问题，但与变频驱动相比，仍具有明显劣势：首先，采用液力耦合器时，必须空载启动，而工频启动时，最初电流能达额定电流的4—7倍，瞬时冲击易产生机械振动，皮带突张，超过拉伸强度，造成严重磨损甚至损坏，同时还将引起电网电压下降，影响电网内其他设备的正常运行。其次，液力耦合器长时工作会引起液体温度升高，熔化合金塞，发生漏液，增大维护工作量，污染环境。对于长距离大运量皮带机，通常是多电机驱动，液力耦合器就很难解决功率平衡问题。因此将变频技术应用于皮带运输机，不仅可以真正实现软启动，减少皮带突张力，降低其损失率，达到启动力矩大，良好地减少煤压带发生；还可以跟据实际运输量对其功率进行实时调整，大大节省电能消耗；同时可以对系统进行全面完善，提高皮带运输机性能，降低设备维护量。
五、排水泵中的应用
排水泵主要是帮助煤矿对井下水进行抽排放。它不仅会决定矿井生产质量与效率，对其安全性也有着重要意义。一般根据矿井正常涌水量和排水高度来选择相应设备，同时要综合考虑最大涌水量和管网损失等因素。一方面，传统排水泵在工频启动时，启动电流大，易造成大的机械振动，大大影响水泵的使用寿命；另一方面，在正常工作时，普遍存在电机负载率较低的情况，水泵的功率因数较低，耗电量大，“大马拉小车”现象严重，泵和电机匹配难以达到在最佳工况点运行，管网效率低。而在排水泵中应用变频技术可以大幅度解决其问题：一是实现电机软启动，避免电流冲击和机械冲击；二是提高了功率因数，改善电机电源质量，水泵运行功率与实际负荷相匹配，达到节能的目的；三是消除泵的喘振现象，使其运行处于最佳工况状态；四是实现压力自动控制，运行参数得到更平稳的调节，增强了系统的稳定性和可靠性，达到稳压、稳流排水。
六、结束语
总而言之，目前变频技术已经广泛应用在煤矿机电设备中，除了达到良好的节能效果，更加注重向灵活化、智能化方向发展。根据机电设备特性和矿井实际生产需要进行改进，不断提高变频技术质量与水平，不仅可以在一定程度上控制企业生产成本，还能大幅度提高机电设备的安全性、可靠性，为我国煤矿行业发展提供有效动力。
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